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Qué es el ánodo de silicio: la nueva generación de baterías para coches eléctricos

David Villarreal | @davidvillarreal | 5 May 2022
Porsche Conexion Carga Coche Electrico
Porsche Conexion Carga Coche Electrico

El ánodo de silicio es el electrodo de la celda de una batería que permitirá crear baterías con mayor densidad energética y que, por lo tanto, serán capaces de acumular más energía en un menor espacio, y con una menor masa. Además de su mayor densidad energética, también se espera que las baterías dotadas de celdas con ánodos de silicio permitan cargas más rápidas.

Se espera que el ánodo de silicio permita crear, en última instancia, coches eléctricos más ligeros, con más autonomía y con tiempos de carga mucho más rápido que los actuales.

Con lo cual, esta solución pretende contribuir a resolver algunos de los problemas que entorpecen el avance de la transición hacia el coche eléctrico, como son los tiempos de carga y la capacidad para realizar viajes de larga distancia.

Pack de baterías de Audi.

La necesidad del ánodo de silicio

"La celda de la batería es la cámara de combustión del futuro", dice Lutz Meschke, Vicepresidente y miembro del Consejo de Dirección de Porsche AG, que asegura que el objetivo de Porsche "es ser una empresa líder en la competición global por fabricar la celda más potente".

Hemos hablado largo y tendido de algunos de los proyectos más interesantes de Porsche que, como otros fabricantes e industrias, tratan de hallar en los combustibles sintéticos neutrales un posible resquicio para mantener los motores de combustión interna.

Pero, necesariamente, el futuro de Porsche pasa por el coche eléctrico. Y es por eso que el proyecto de desarrollar celdas de baterías con ánodos de silicio cobra sentido y nos anticipa un futuro cuanto menos prometedor para la marca alemana.

Las baterías de ánodos de silicio se postulan como uno de los avances más interesantes para las baterías de electrolito líquido y más próximas de su empleo en coches eléctricos
Infografía de la batería del Porsche Taycan.

La apuesta de Porsche en el ánodo de silicio

La empresa Group14 Technologies, afincada en Woodinville, Washington, está inmersa en una ronda de financiación serie C en la que se espera una inversión de 380 millones de euros, de los cuales Porsche aportará 95 millones de euros. El objetivo de la ronda de financiación es acelerar el desarrollo y la producción del ánodo de silicio.

Group14 Technologies será además proveedor de la compañía Cellforce, fundada en 2021 por Customcells Holding y Porsche. Cellforce espera comenzar a producir en Alemania en 2024 celdas de batería, de desarrollo propio, que estarán equipadas con el mencionado ánodo de silicio.

Pero lo más interesante de este proyecto reside en el hecho de que, para entonces, Porsche comenzará a utilizar celdas de batería con ánodo de silicio en "modelos de pequeñas series, así como en competición y en vehículos de altas prestaciones". Las celdas de batería con ánodo de silicio serán empleadas en la próxima generación de deportivos eléctricos Porsche, así como en diferentes proyectos de competición. Pero la pregunta del millón es la siguiente: ¿lo veremos en vehículos eléctricos de volumen?

Porsche Taycan Turbo S Sport Turismo.

El potencial del ánodo de silicio

Según Markus Gräf, Director de Operaciones de Cellforce, "el material creado por esta empresa tiene el potencial de cambiar las reglas del juego en el camino hacia tiempos de carga más cortos". No solo eso, Porsche espera que esta tecnología permita cargas más rápidas, rendimientos más altos y bajo peso, sin cuantificar la mejoría que supondrá con respecto a la actual generación de baterías que emplean ánodos basados en grafito. De ahí que vaya a aplicarse en deportivos eléctricos de alto rendimiento y series muy limitadas y en competición.

Como de costumbre, hemos recurrido a la información de los investigadores de CIC energiGUNE de Álava, con más de diez años de experiencia en la investigación de diferentes tecnologías para baterías, que esperan que de la mano del ánodo de silicio lleguen mejoras sustanciales para las baterías de iones de litio. Según nos cuentan, la gran ventaja del ánodo de silicio reside en que la capacidad específica del silicio es entre 10 y 12 veces mayor que la del grafito.

De hecho, actualmente las celdas de batería con ánodos tradicionales de grafito y de mayor capacidad ya contienen un porcentaje de silicio entre un 5% y un 10% y se está trabajando en modificaciones para contener concentraciones cada vez más altas de silicio.

La mejora que esperan Renault y Nissan de sus baterías de estado sólido con respecto a la generación actual de baterías de electrolito líquido.

Del ánodo de grafito a la batería de estado sólido

Los retos que están afrontando investigadores como CIC energiGUNE pasan por las expansiones volumétricas que sufre el ánodo de silicio en procesos de carga y descarga, lo que dificulta su integración en dispositivos. Retos que la compañía Group14 debería haber resuelto en el desarrollo de las celdas de batería que empleará Porsche. Pero el verdadero futuro de las baterías para coches eléctricos, para el cual también serán muy útiles desarrollos como los ánodos de silicio, son las baterías de estado sólido.

Porsche, como otros fabricantes, vislumbra sus próximas generaciones de vehículos eléctricos equipados con batería de estado sólido. Una tecnología que, entre otras cosas, permitirá crear coches eléctricos más baratos, con más autonomía y tiempos de carga ultra-rápido.

Decíamos que Porsche espera utilizar baterías de electrolito líquido con ánodo de silicio a mediados de la presente década. Sin embargo, y según las previsiones de la industria del automóvil, para ver coches eléctricos de producción con baterías de estado sólido probablemente habrá que esperar a finales de de esta década.